折弯冷却流道结构及TPMS拓扑优化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115839261A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211464584.9(22)申请日2022.11.22(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人饶宇尹超(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236专利代理师胡晶(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)G06F30/20(2020.01)G06F30/18(2020.01)G06F113/14(2020.01)G06F113/08(2020.01)G06F119/08(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称折弯冷却流道结构及TPMS拓扑优化方法(57)摘要本发明提供了一种折弯冷却流道结构及TPMS拓扑优化方法，包括：流道、流动折弯以及多孔结构；多个所述流道之间通过所述流动折弯连接，所述流道侧壁上设置所述多孔结构。本发明利用多孔结构提高折弯通道的传热并降低流阻，与当前的折弯冷却通道相比，获得显著提升的传热性能，并且流阻和压损更小。CN115839261ACN115839261A权利要求书1/2页1.一种折弯冷却流道结构，其特征在于，包括：第一流道(21)、第二流道(22)、第三流道(23)、第一流动折弯(31)、第二流动折弯(32)、第一多孔结构(41)以及第二多孔结构(42)；所述第一流道(21)和所述第二流道(22)之间通过所述第一流动折弯(31)连通，所述第二流道(22)和所述第三流道(23)之间通过所述第二流动折弯(32)连通。所述第一多孔结构(41)设置在所述第二流道(22)内侧壁上，所述第二多孔结构(42)设置在所述第三流道(23)内侧壁上；所述第一多孔结构(41)靠近所述第二流道(22)连接所述第一流动折弯(31)一端的宽度为0.3‑0.5倍的第二流道(22)宽度；所述第一多孔结构(41)靠近所述第二流道(22)连接所述第二流动折弯(32)一端的宽度为0.1‑0.3倍的第二流道(22)宽度；所述第一多孔结构(41)长度为所述第二流道(22)长度的0.5‑1.0倍。2.根据权利要求1所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第一流道(21)和所述第三流道(23)分别位于所述第二流道(22)两侧，所述第一流道(21)和所述第二流道(22)之间设置第一隔板(11)，所述第二流道(22)和所述第三流道(23)之间设置第二隔板(12)。3.根据权利要求2所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第二流道(22)内侧靠近所述第二隔板(12)一侧设置所述第一多孔结构(41)，所述第三流道(23)内侧靠近所述第二隔板(12)一侧设置所述第二多孔结构(42)。4.根据权利要求2所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第一多孔结构(41)靠近所述第二流道(22)连接所述第一流动折弯(31)一端的外缘轮廓朝所述第一隔板(11)方向倾斜；所述第一多孔结构(41)靠近所述第二流道(22)连接所述第二流动折弯(32)一端的外缘轮廓朝所述第二隔板(12)方向收缩。5.根据权利要求2所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第二多孔结构(42)宽度为0.05‑0.2倍所述第三流道(23)宽度，所述第二多孔结构(42)朝向所述第三流道(23)远离所述第二流动折弯(32)一侧方向延伸的宽度逐渐减小。6.根据权利要求1所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第一多孔结构(41)和所述第二多孔结构(42)的孔隙率为50％‑95％，所述第一多孔结构(41)和所述第二多孔结构(42)的孔隙在横向和纵向上与外界连通。7.根据权利要求1所述折弯冷却流道结构，其特征在于：所述第一多孔结构(41)和所述第二多孔结构(42)采用蜂窝状结构、点阵式结构、针肋群结构、微通道群结构或三重周期最小表面晶格结构(TPMS)。8.一种采用权利要求7所述折弯冷却流道结构的TPMS拓扑优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，通过拓扑优化生成的具有中间值的多孔区域；步骤S2，将TPMS填充至所述多孔区域。9.根据权利要求8所述TPMS拓扑优化方法，其特征在于：TPMS的壁厚与中间值多孔区域的优化设计变量γ相关联，关系式为：t＝t_min+γ×(t_max‑t_min)/(γ_max‑γ_min)；其中，t_max是可实现的最大加工厚度，t_min是可实现的最小加工厚度；γ_max是优化设计变量γ的最大值，γ_min是优化设计变量γ的最小值；2CN115839261A权利要求书2/2页γ表示流体中产生新的多孔介质中间值区域的设计变量，γ值在0‑1.0之间；当γ＝0，代表固体；γ＝1.0，代表流体，γ值在0‑1.0之间时，介质为多孔材料。3CN115839261A